האסטרונאוט איתן סטיבה יישא עימו לתחנת החלל הבינלאומית עותק של תנ”ך הננו שפותח בטכניון. את הפריט הטכנולוגי הייחודי השאיל לו מוזיאון ישראל שבירושלים, שם הוצג תנ”ך הננו בהיכל הספר לצד המגילות הגנוזות. סטיבה ימריא לחלל בסוף החודש כחבר צוות Ax-1 ובמסגרת משימת ‘רקיע’.
תנ”ך הננו הוא העותק החדשני והזעיר ביותר של ספר הספרים. מדעני הטכניון חרתו על שבב סיליקון מצופה בשכבת זהב דקיקה (כשטחו של גרגיר סוכר) את 1.2 מיליון האותיות של ספר התנ”ך באמצעות אלומת יונים ממוקדת. את הטקסט העתיק על גבי השבב ניתן לקרוא רק באמצעות מיקרוסקופ בהגדלה של פי עשרת אלפים. ביצירתו של תנ”ך הננו ביקשו חוקרי הטכניון להדגים לקהל הרחב את חוכמת המזעור וכיצד ניתן להשתמש במזעור האולטימטיבי שהמדע מאפשר היום.
את הרעיון למזעור התנ”ך הגו ב-2007 פרופ’ אורי סיון, כיום נשיא הטכניון, וד”ר אוהד זוהר מהמכון לננוטכנולוגיה ע”ש ראסל ברי (RBNI), כחלק מתוכנית חינוכית שפותחה במכון ונועדה להגביר את התעניינותם של צעירים במדעי הננו ובננוטכנולוגיה. את ייצור השבב ופיתוח התוכנה המאפשרת לחרות עליו הוציאו לפועל מהנדסי מרכז זיסאפל לננו אלקטרוניקה בטכניון.
תנ”ך הננו
“התנ”ך הוא הטקסט העתיק והחשוב ביותר לעם היהודי ומהחשובים לעולם כולו. אבן יסוד בתרבות האנושית,” אמר נשיא הטכניוןפרופ’ אורי סיון. “תנ”ך הננו ונשיאתו לחלל מקשרים על פני מרחק וזמן בין העבר לעתיד, בין התרבות האנושית העתיקה והחזית הטכנולוגית”.
איתן סטיבה: “הננו-תנ”ך שאקח עימי לתחנת החלל הבינלאומית מסמל הרמוניה בין טכנולוגיה פורצת דרך וכבוד למורשת שלנו- כאנושות. טקסט עתיק אשר נכתב באמצעות טכנולוגיה חדשנית ומאפשר לנו להביט בתקווה אל העתיד, כמו גם בחיוך אל העבר- באותו הזמן. אני מחכה להזדמנות להביט בפלא הטכנולוגי הזה בעודי מרחף בחלל.”
לרגל חגיגות היובל למוזיאון ישראל, ירושלים שהתקיימו ב-2015 הכינו מהנדסי הטכניון עותק מיוחד עבור המוזיאון, שהוצג בפני הקהל הרחב בהיכל הספר – מקום משכנן של המגילות הגנוזות וכתר ארם צובא הנודע מהמאה העשירית לספירה. התערוכה הציגה לראשונה את תנ”ך הננו של המאה ה-21 שפותח ויוצר בטכניון על רקע מגילות הקלף הגנוזות – . עותקים נוספים של תנ”ך הננו הוכנו במיוחד בטכניון והוענקו לאפיפיור בנדיקטוס ה-16 ולספריית דיבנר במוזיאון הלאומי להיסטוריה אמריקנית בוושינגטון, השייך למוסד הסמית’סוניאן.
תנ”ך הננו של מוזיאון ישראל נארז במיוחד למשלוח לחלל
האסטרונאוט איתן סטיבה ממריא לחלל כחבר צוות Ax-1 ובמסגרת משימת ‘רקיע’, אותה מובילות עמותת קרן רמון בשיתוף סוכנות החלל הישראלית במשרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה. המשימה אשר נועדה לעורר סקרנות ויצירתיות דרך מסע אנושי לחלל, מוקדשת להכרת הפוטנציאל הטמון בחקר היקום, העלאת המודעות לחשיבות השמירה על כדור הארץ, תוך העמקת שיתופי פעולה בינלאומיים וקידום תעשיית החלל. המשימה תעשיר את החינוך ותיחשף לתלמידים, מחנכים, חוקרים, אנשי הגות ותרבות ולציבור כולו, באמצעות עשרות ניסויים מדעיים והדגמות טכנולוגיות כחול לבן שיבוצעו בתחנה, דרך העברת תכנים חינוכיים לילדי ישראל מהחלל כמו גם יצירה והצגה של אמנות ישראלית. כי אין חלום רחוק מדי.
Ahead of the International Day of Women and Girls in Science, we sat down for an interview with Technion Professor Asya Rolls, a trailblazing scientist who leads a predominantly female research group that studies the effect of the brain on our body
Soul, spirit, mind, consciousness – that something inside us that calls itself “me” – what power does it have over the inner workings of our body? Is it separate from the body, or part of it? Our body has shape, it occupies space. But what shape or form does our thought take? And if it is not a “thing” that exists in space, can it affect the physical?
If the mind is, to use Gilbert Ryle’s words, “the ghost in the machine,” the body being a machine whose nuts and bolts we study, then surely our thoughts, our state of mind, cannot affect its workings. And yet, the placebo effect – belief in the efficacy of a treatment alone causing it to have a positive effect – is taken into account in every medical study, and psychosomatic illnesses, while not fully understood, are well documented. How is that possible?
We sat down with Asya Rolls, Associate Professor in the Ruth and Bruce Rappaport Faculty of Medicine at the Technion, who started her career in our Faculty of Biology. Her Ph.D. was in neuroscience and immunology at the Weizmann Institute, and her postdoctoral work – in the Department of Psychiatry at Stanford University. The subject of how the mind affects the body always interested her, she says. Intuitively, it is a phenomenon observed in everyday life, and commonly accepted among medical practitioners. Good mood helps recovery, stress makes people ill. But scientifically, we didn’t really understand how that happened and what the mechanisms were. What kind of experiments can you conduct, what kind of models do you use to study this question?
Prof. Asya Rolls’ research group
The effect of the brain on the immune system
It is the emergence of new technology that made it possible to explore the connection between mind and body, and specifically, the aspect that interested Prof. Rolls most – the effect of the brain on the immune system. Recently developed methods allowed scientists to see with great precision what neurons are being activated in the brain at any given time, as well as to activate specific neurons themselves. This was the tool Prof. Rolls needed.
She made the mind-body problem the focus of her research. The results were novel, and at the same time so intuitive, that it was a wonder nobody had done this before. “I needed to see those results more than once before I believed common intuition had been right.” Asya Rolls says of her research. “I knew what we found, it seemed right, and that’s exactly why I had to doubt myself. It was very reassuring when groups started reproducing the same results.”
“I needed to see those results more than once before I believed common intuition had been right,” Prof. Rolls says.
Now, she is more confident in the direction her study is taking, and her research opens the way to therapeutic applications and potential improvement to patients suffering from many different conditions.
The placebo effect: mice whose reward system had been activated fought off bacteria considerably better
A patient receives an inert tablet, such as a sugar pill. It’s not supposed to do anything at all, but the patient reports feeling better. This is the placebo effect. What helps the patient feel better if it is not the pill itself?
Previous studies found that taking a pill with the hope it will help you, activates the reward area in the brain. This is the same area that is responsible for our wanting and enjoying such activities as eating and sex – activities necessary for the body to survive and procreate. We perform the activity and are rewarded with a sense of wellbeing. In the case of the sugar-coated pill, the expected positive effect triggers the reward system.
Prof. Asya Rolls
“Feeling better” can mean many things for a patient. “Feeling” is still in the mind. Prof. Rolls sought to see effects on the body. To examine this, her group, in collaboration with Prof. Shai Shen Orr’s research group at the Technion, directly activated the reward system in mice, and then collected blood to test the ability of the mice’s immune system to combat disease. The results, published in Nature Medicine, were undeniable – mice whose reward system had been activated fought off bacteria considerably better. A positive experience, triggered directly in the brain, activated their immune system.
Keeping a positive outlook
“I was keeping a positive outlook,” a cancer survivor recently spoke of her journey to remission in an Israel Cancer Research Fund (ICRF) webinar. “I found the humor in situations, I reminded myself every day of all the things I could be grateful for.”
There is no doubt that this positive outlook helped her mentally. But did it help her physically as well? Prof. Rolls and her research group, in collaboration with Dr. Fahed Hakim (of the Rambam Health Care Campus) and Technion’s Dr. Michal Rahat, tested this question. Once again, stimulating the reward system produced a dramatic effect; tumors were significantly smaller in mice whose reward system was activated. A positive sensation in the brain caused their body to fight cancer with greater effectiveness. These results were published in Nature Communications.
Psychosomatic illnesses: can you switch off symptoms?
In a recent study, published in November 2021 in the prestigious journal Cell, Prof. Rolls’ group explored immune memory. There is an area in the brain called the insular cortex. It is responsible for interoception – the sense of the body’s internal state. This includes feelings like hunger or the need to relieve oneself, heart rate, sexual attraction. If information about an immune response is stored somewhere in the brain, it would make sense for the insular cortex to be involved.
Prof. Rolls’ students, in collaboration with Prof. Kobi Rosenblum of Haifa University, induced bowel inflammation in mice and were able to track which neurons in the insular cortex were activated. Then, they activated those neurons themselves. The neurons acted as a switch; turn them on, inflammation appears, turn them off, inflammation goes away, regardless of whether there is a real reason for inflammation.
Patients with irritable bowel syndrome suffer from repeated digestive tract symptoms that appear to be triggered at least in part by something in the brain – by stress, rather than by some physical cause. Until now, the phenomenon has been hard to explain, and consequently the condition is hard to diagnose and sometimes treated as malingering. Prof. Rolls’ findings support the patients’ experience, and also open the way to treatment – could their symptoms be switched off just like the mice’s symptoms?
Prof. Rolls (right), with graduate student Tamar Koren of her lab
‘Remembering’ previous inflammations
Our body must constantly fight various enemies – bacteria, viruses, and more, Prof. Rolls explains. The better prepared the body is to combat, the better and faster it can defeat whatever comes. So, it’s better to activate the immune system not when the infection is already there, but when the body can reasonably expect it. Activities that particularly expose us to infection include eating and sexual intercourse. These are the same activities that activate the reward system. It makes evolutionary sense for the immune system to also be activated by this trigger, to call up the reserves and prepare for battle.
It is even more effective if the body, remembering where the last attack came from, could mobilize its troops to the same place for the next attack. Like a good military commander, the body does just that – it has the capacity to remember the location of a previous inflammation and activate the immune system in that location again.
Of course, activation of the immune system might be a false alarm, causing diseases such as irritable bowel syndrome. Understanding the mechanism should give us a key to developing treatment.
Healthy mind, healthy body?
If having a positive outlook helps the body fight cancer, are patients who suffer from prolonged sadness due to their condition guilty of not improving faster? If bowel inflammation comes from the brain, is it the patient’s fault that they have recurring episodes? Should we all “think happy thoughts” to make ourselves healthy, and is not being healthy punishment for thinking the “wrong” thoughts? If illness comes from the brain, is it malingering?
It cannot be stressed enough that this is not the case. These are findings in rodents that reveal new mechanisms in biology, but there is a long way to go before we can translate them to clinical reality. Even then, the implications of the lab findings won’t be so simplistic. Understanding the intricate connections between mind and body offers a way to help patients.
A conclusion that can be drawn from these studies is already mentioned by Galen and Maimonides in their writings, and one that we know intuitively to be true. It is not enough for the doctor to prescribe the correct pill. A doctor is not a plumber, nor a car mechanic. It is equally the doctor’s task to offer empathy and encouragement – to help the patient’s mind as well as body to get well.
Fostering interdisciplinary research
In addition to being a trailblazing scientist, Prof. Rolls — who was recently chosen as one of the most influential scientists in Israel for 2021 by Globes — is also a member of the Israel Young Academy. This organization aims to strengthen the relationships among Israeli academia, policymakers and society, to develop the abilities of young scholars in Israel and to promote research and scientific capabilities.
In this capacity, Prof. Rolls is responsible for multidisciplinarity. “The way academic studies are structured,” she says, “one specializes in an increasingly narrow field. One has to, in order to know it well. But this extreme specialization is also limiting – knowledge from a different field might help me answer a question, or better yet – ask a new one. We would like to offer scientists the opportunity to broaden their horizons.”
For a scientist whose research translates René Descartes’ mind-body problem into the field of physiology, this view is hardly surprising.
Story by Tatyana Haykin
A little more about Prof. Asya Rolls…
Age: 47
Position: Associate Professor in the Ruth and Bruce Rappaport Faculty of Medicine at the Technion – Israel Institute of Technology; Head of the Rolls Lab, which is exploring brain-immune interactions
Country of Origin: Russia
Came to Israel in: 1981
What’s your greatest joy at work? The rare moments when you see a completely unexpected phenomenon that suddenly makes sense
Favorite novel:The World of Yesterday by Stefan Zweig
If you weren’t studying psychosomatic effects, what would you be doing? Sleep!
Advice to students: You can’t really plan your life, so at least if you are doing something you are passionate about, you know it will be fun
חוקרים בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון שותפים, עם עמיתיהם באירופה, בפיתוח טכנולוגיה מבוססת די-אן-איי לבדיקה מיידית של הרכב המזון עבור שומרי כשרות וחלאל ועבור טבעונים. הטכנולוגיה תספק תשובה מיידית באשר להיבטים אלה וכך תחזק את השקיפות בשרשרת האספקה ותגביר את האמון במערך המזון.
המחקר הוא יוזמה של המרכז הטכנולוגי הספרדי AZTI, המתמקדת בפיתוח חדשני של שיטות בדיקה ניידות ומהירות שיאפשרו אימות של הרכב המזון במקרים של דרישות תזונתיות ואתיות מצד הצרכן, למשל טבעונות או כשרות. בטכניון מובילים את המחקר פרופ’ יחזקאל קשי ומנהלת המעבדה ד”ר קרן רוזנבלאו.
הפרויקט המשותף מתמקד בפיתוח של שלושה סוגי פתרונות: זיהוי די-אן-איי מהחי לטובת מוצרים טבעוניים, זיהוי די-אן-איי של חזיר לטובת שומרי חלאל וזיהוי די-אן-איי שמקורו בחזיר, בסוס או בחמור לטובת שומרי כשרות. פתרונות ניידים ומהירים אלה יהיו ידידותיים למשתמש ויאפשרו אנליזה בזמן אמת (תוך פחות משעה) של המוצר. הן יתאימו בעיקר להטמעה מהירה בחברות מזון, בגופי שיווק ומעבדות בקרה.
מנהלת המעבדה ד”ר קרן רוזנבלאו
תוצאות הבדיקה יעודכנו בפלטפורמות דיגיטליות המקושרות למערך הניטור של החברה – פלטפורמות שיפותחו במהלך הפרויקט. הכוונה היא שתוצאות הבדיקות יהיו זמינות לציבור הצרכנים וכך יגבירו את אמונו ביצרני המזון.
המחקר מתקיים במסגרת קונסורציום ETHIChain במימון התוכנית האירופית EIT Food ושותפים בו הטכניון, AZTI הספרדית, UNIBO האיטלקית ו- ART21 הליטאית. EIT Food, תוכנית החדשנות העולמית הגדולה ביותר בעולם האגריפוד והאקולוגיה, ממומנת על ידי המוסד האירופי לחדשנות וטכנולוגיה.
Who hasn’t sometimes wished for an invisibility cloak? When looking at an object covered by an invisibility cloak, one would see the things behind it, as if light were passing through it, rather than hitting it and bouncing back to the viewer’s eye. The object would thus be rendered invisible. Acoustic cloaking is similar, except that it aims to hide an object from sound waves. Sound goes around the object rather than colliding it and bouncing off it. An acoustic cloak can have multiple applications, from military to oceanography and medical imaging.
Researchers in the Faculty of Mechanical Engineering at the Technion have developed a new physical model that manipulates the propagation of acoustic waves and elastic waves – thus bringing us closer to acoustic cloaking by controlling the waves created by hidden objects. This model that may potentially impact additional applications, including enhanced sensing and energy focusing. The development, which was published in Wave Motion, was headed by Professor Gal Shmuel and postdoctoral fellow Dr. René Pernas-Salomón, in collaboration with Rutgers University Professor Andrew Norris and Professor Michael Haberman of Texas A&M University.
A schematic drawing of the system, presenting the electromomentum effect. When an asymmetric engineered element is subjected to incoming waves (blue arrow in the figure), it transmits part of the wave (green arrow) and reflects another part (red arrow). By controlling the electric boundary conditions (open circuit on the right; closed circuit on the left), we control over the phase of the reflected waves, in a way that is different for rightward- and leftward incoming waves.
As part of their research, the Technion team developed a new class of metamaterials – artificially engineered materials that exhibit properties not found in natural materials. Metamaterials derive their properties from their engineered microstructure. One example of a metamaterial property is a negative effective mass, which models materials moving in the opposite direction to the force applied to them.
René Pernas-Salomón
The Technion team’s metamaterials possess a new metamaterial property, which they term electromomentum. In these metamaterials, momentum is coupled to applied electric fields, differently than what occur in natural materials: the metamaterial’s momentum alters when an electric field is applied, as described by the electromomentum property. Since the momentum balance of a body determines how elastic and sound waves flow through it, the electromomentum property offers a new knob to electrically control these waves by controlling momentum.
Prof. Gal Shmuel
The research was sponsored by the Israel Science Foundation, the Israel Academy of Science and Humanities, the U.S. – Israel Binational Science Foundation (BSF), and the Ministry of Science and Technology.
חוקרים בטכניון ובמכון הלמהולץ היראון בגרמניה פיתחו קונספט חדש לייצור של ממברנות להפרדה סלקטיבית של חלקיקים ננומטריים לפי דרישה. ממברנות אלה רלוונטיות ליישומים מגוונים ובהם ייצור תרופות, הפרדת חומרים, טיהור מים וניקיון מזהמים ממי שפכים.
את המחקר שהתפרסם ב- Advanced Materials הובילו ד”ר תמר סגל-פרץ והדוקטורנט אסף סימון מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון, יחד עם ד”ר ז’נז’ן זאנג ופרופ’ פולקר אבץ ממכון הלמהולץ היראון בגרמניה.
הפרדה מולקולרית בסלקטיביות גבוהה היא תהליך המתרחש בטבע. דוגמה לכך היא ממברנות-תעלה, המפרידות בין פנים התא למרחב שמחוצה לו ומפקחות על החומרים הנכנסים לתא ויוצאים ממנו. בהשראת הטבע מנסות קבוצות מחקר רבות לפתח ממברנות-תעלה דומות, המאפשרות סינון של חומרים שונים למטרות תעשייתיות מגוונות. עם זאת, ייצורן של ממברנות כאלה, שיהיו מדויקות ואחידות מבחינת גודל החורים, סלקטיביות ותכונות אחרות, הוא אתגר הנדסי מורכב, והוא מורכב אף יותר כשהן מיועדות לחלקיקים ננומטריים קטנים.
אסף סימון
חוקרי הטכניון הצליחו לבנות את הממברנות המבוקשות באמצעות שימוש בבלוק-קופולימרים (block copolymers) – שרשראות פולימריות העוברות סידור עצמי באופן ספונטני. על מצע זה הם גידלו תחמוצת מתכת תוך שליטה מלאה על עובי התחמוצת בתוך חורי הממברנה. התהליך שפיתחו החוקרים מאפשר לקבוע באופן מדויק את גודל החורים כמו גם תכונות אחרות של הממברנה הפולימרית. לאחר הגידול מתקבל מצע אידאלי לשילוב של מולקולות פונקציונליות על גבי הממברנה, אשר מקנות לה תכונות ייחודיות כגון מטען חשמלי ופני שטח הידרופוביים (דוחי מים). ממברנות אלה הפגינו ביצועים יוצאי דופן בהפרדה של חלקיקים ננומטריים על בסיס גודל, מטען ו/או זיקה למים.
ד”ר סגל-פרץ מעריכה כי פריצת דרך זו תספק לתעשיות השונות כלי חדש, מגוון ומדויק בסינון מולקולות, מזהמים וחלקיקים אחרים.
מימין: תהליך ייצור הממברנות – גידול של מתכות בתוך תעלות הממברנה בצורה מדויקת השולטת בגודלן, ולאחר מכן יצירת תגובה לקבלת ממברנה בעלת תכונה פיזיקלית ייחודית. משמאל: תמונת חתך של הממברנה המראה שילוב של תחמוצות המתכת על גבי ממברנות הבלוק-קופולימר.
Technion researchers are harnessing the power of artificial intelligence (AI) to tackle the world’s most-pressing challenges. Their extensive work in the field has positioned the Technion among the world’s leaders in AI research and development. CSRankings, the leading metrics-based ranking of top computer science institutions around the world, has ranked the Technion No. 1 in the field of artificial intelligence in Europe, and 15th worldwide.
In the subfield of machine learning, the Technion is ranked 11th worldwide. Over the years, the Technion has carried out outstanding research in the field of AI – much of which has developed into trailblazing commercial products. Collaborations with manufacturers, the high-tech industry, government agencies, R&D centers, healthcare providers and academic institutions, have all contributed to the Technion’s excellence in the field, and many alumni and researchers have gone on to found companies across the AI spectrum.
During the coronavirus pandemic, Technion researchers and alumni have used a host of AI technologies, from detection to diagnostics, including testing for pre-symptomatic COVID-19 carriers; predicting the spread of COVID-19 around the globe; and analyzing the data of thousands of patients to show the effectiveness of the COVID-19 vaccine.
To learn about the Technion’s trailblazing AI research and technologies, click to read our Fall 2021 AI Brochure.
The Technion is 94th on a list of the world’s top 100 universities, according to a report published yesterday by Shanghai Ranking, the world’s leading index for higher education. The Technion – Israel Institute of Technology is also on the top 50 list in two fields: aerospace engineering (16th place) and automation & control (46th place). In chemistry, the Technion ranks among the top 50-75 universities in the world. The Technion has consistently made the top 100 list of the Shanghai Ranking since 2012 (with one exception in 2020).
“The Technion is one of the world’s leading universities, and we will continue to invest efforts and resources to maintain this position for years to come,” said Technion President Prof. Uri Sivan. “The Technion’s strength lies in its excellent human capital, which leads to numerous achievements and breakthroughs in research and teaching. This is the result of hard work and dedication by Technion faculty, deans, administrative staff, and management.”
Prof. Sivan added that the Technion’s listing on the Shanghai Ranking and other indices “is not a purpose on its own. Global academic competition is rapidly intensifying, and while many governments around the world are steadily increasing their investments in academia and research, Israeli universities rely almost entirely on donations, which are becoming increasingly difficult to get.”
Prof. Uri Sivan, President of the Technion
According to Prof. Sivan, “in order for Israel to preserve its standing at the forefront of global research, and to ensure the nation’s security, as well as its academic and economic future, the government should significantly increase investment in research and teaching, as well as adopt a welcoming stance toward the absorption of foreign faculty and students.”
While Prof. Sivan is “pleased that the Technion is among the three Israeli academic institutions on the top 100 list, we must remember that without government support and globalization of our research institutions, it will be harder for us to maintain this position.”
The Shanghai Ranking, first published in 2003, categorizes academic institutions according to objective criteria, such as the number of Nobel Prize laureates and other prestigious awards; the number of scientific articles published in the leading journals Nature and Science; the number of times scientific articles published by university researchers have been quoted; and researchers who’ve been frequently quoted in academic journals, relative to their peers in the field.
The index looks at 1,800 universities, from which the top 1,000 are selected. Leading the list are Harvard University, Stanford University, University of Cambridge, MIT and UC Berkeley. For the full ranking, click here.
עד להתחסנותה של כלל האוכלוסייה, הפתרון היעיל ביותר לקטיעת שרשרת ההדבקה ולשמירה על בריאות באי קמפוס הטכניון טמון בבדיקות מהירות ותכופות לאיתור הנגיף. בעקבות ההתפרצות המחודשת של המגפה בארץ והעלייה הדרמטית במספר החולים הכריזה הנהלת הטכניון על מבצע בדיקות מהיר ונרחב למען השמירה על בריאות הסטודנטים הגרים במעונות. האמצעי: בדיקת “NaorCov19″ שפותחה על ידי ד”ר נעמה גבע זטורסקי מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בשיתוף חוקרים מהקריה הרפואית רמב”ם וממפא”ת.
בתחילת הסמסטר הכריזה הנהלת הטכניון על פרויקט “יוצרים קמפוס פתוח ובטוח”, אסטרטגיה של הגנה רב שכבתית על באי הקמפוס הכוללת ארבע שכבות. השכבה הראשונה היא שמירה הדוקה על כללי ה”תו הסגול”, עטיית מסכה, הגיינה ושמירת מרחק. השכבה השנייה היא ניטור מערכת הביוב בקמפוס באמצעות טכנולוגיה חדשנית שפותחה בטכניון בהובלת פרופ’ ערן פרידלר מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית – טכנולוגיה שכבר הובילה בהצלחה לקטיעת שרשרות הדבקה בקמפוס ללא צורך בבדיקה יחידנית של כל אדם ואדם. השכבה השלישית, שתיושם כעת, היא בדיקות “NaorCov19” שפותחו בטכניון – בדיקות אישיות, מהירות ולא פולשניות שיסייעו בניטור ובאבחון החולים בקמפוס. השכבה הרביעית היא בדיקות PCR רגילות בקמפוס לבדיקת מי שחשים סימפטומים רלוונטיים או קיבלו תשובה חיובית בבדיקת “NaorCov19”. מאחר שבדיקת נאור עדיין ממתינה לאישור משרד הבריאות, לנבדקים שייצאו חיוביים יוצע להבדק בבדיקת PCR רגילה לאימות סופי.
את פרויקט “יוצרים קמפוס בטוח ופתוח” מובילים בטכניון המשנה לנשיא הטכניון למחקר פרופ’ קובי רובינשטיין, פרופ’ אביגדור גל מהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ע”ש דוידסון ופרופ’ דני רז מהפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב.
“כדי לשמור על בריאות באי קמפוס הטכניון והמתגוררים בו, לנהל אורח חיים רגיל ככל האפשר ולחזור לשגרה מהירה לצד הקורונה נדרשת קטיעה מהירה של שרשרות ההדבקה באמצעות ניטור ואבחון יעילים,” אמר נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון. “החיים לצד הקורונה הם אתגר עצום לכלל האוכלוסייה, ואני מקווה ומאמין שההטמעה המהירה של הטכנולוגיות החדשניות שפיתחו חוקרי הטכניון תסייע לנו בבלימת התפשטות הנגיף ותהווה מודל שיאומץ במקומות נוספים בארץ.”
את הבדיקה המהירה פיתחה, כאמור, ד”ר גבע-זטורסקי מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בשיתוף חוקרים מהקריה הרפואית רמב”ם וממפא”ת באפריל האחרון. הטכנולוגיה מוסחרה על ידי הטכניון להמשך פיתוח בחברת ראפיד דיאגנוסטיק סיסטמס בע”מ, המפתחת את הפלטפורמה תחת השם “נאור” (www.naordia.com).
בדיקות “NaorCov19” הן בדיקות מהירות לגילוי קורונה המצריכות דגימת רוק פשוטה וחימום של הדגימה במבחנה ל-65 מעלות צלזיוס. אם הצבע של תכולת המבחנה משתנה מאדום לצהוב – התשובה חיובית. תהליך עיבוד הדגימה אורך כ-40 דקות, ובאותה עמדה אפשר להריץ במקביל עשרות או מאות דגימות בעת ובעונה אחת. בשל פשטותה ומהירותה מתאימה ערכת הבדיקה לשימוש ביתי ולאבחון מהיר במקומות עבודה, נמלי תעופה, בתי ספר ועוד. בדיקות נאור בקמפוס מתבצעות כחלק מניסוי שקיבל את אישור ועדת הלסינקי .הנבדקים המעוניינים בכך יקבלו את התוצאות בתוך שעות ספורות מתום הבדיקה.
מבצע הבדיקות הנרחב בטכניון יחל כאמור כבר בשבוע הבא, עם הידוק הסגר השלישי, ויסייע בהגנה על בריאותם של דיירי המעונות ובהמשך על כלל באי הקמפוס. הבדיקות מוצעות לסטודנטים, לעובדים ולחברי הסגל ללא עלות, ובכוונת הנהלת הטכניון לעודד את באי הקמפוס להיבדק בכל שבוע וכך לקטוע את שרשרות ההדבקה ולשמור על בריאות הציבור בקמפוס ומחוצה לו.
עד שיהיה חיסון לכולם, הפתרון היעיל ביותר למיגור מגפת הקורונה טמון בבדיקות מהירות ותכופות לאבחון הנגיף. הבדיקות המהירות חשובות לשמירה על בריאות באי הקמפוס והן יסייעו בחזרה מהירה לשגרה. אוניברסיטאות ברחבי העולם כבר אימצו תהליכי בדיקה ואבחון לנגיף הקורונה, זאת כדי לאפשר חזרה לשגרה בריאה ובטוחה של הוראה ומחקר בקמפוס.
שגרת החיים בקמפוס היא מרכיב חשוב בהווייתו של הטכניון. כולנו – סטודנטים, חברי סגל ועובדים כאחד – רוצים לחזור לקמפוס, לשגרה האקדמית ולמפגש הבין-אישי הישיר בכיתות, במעבדות, במעונות ובמרחבי הלמידה. כדי לעודד חזרה הדרגתית תוך שמירה על בריאות כולנו פתח הטכניון עמדת בדיקה מהירה בבית הסטודנט על בסיס טכנולוגיה שפותחה במעבדתה של ד”ר נעמה גבע-זטורסקי מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון.
הבדיקה אינה פולשנית. היא מבוססת על דגימת רוק ומספקת תוצאות תוך שעות ספורות. היא נערכת ללא עלות כחלק מניסוי שקיבל את אישור ועדת הלסינקי.
מאחורי הבדיקה:
הטכנולוגיה שפיתחה ד”ר גבע-זטורסקי מוסחרה על ידי הטכניון להמשך פיתוח לחברת ראפיד דיאגנוסטיק שמפתחת את הפלטפורמה תחת השם “NaorCov19“. בדיקות הקורונה המבוצעות בעמדה הן בדיקות “NaorCov19”. מדובר בבדיקה מהירה לגילוי קורונה המבוססת על גרסה מפושטת של PCR. הבדיקה נעשית באמצעות דגימת רוק פשוטה, אינה פולשנית וכוללת רק השארת דגימת רוק במבחנה.
הטכנולוגיה בנויה באופן מודולרי ומאפשרת בדיקה מרמת היחיד (מכשיר ביתי) ועד בדיקה בהיקפים גדולים בתחנות בדיקה או במעבדות. עיבוד הדגימה אורך פחות משעה, ובאותה תחנת עבודה אפשר להריץ עשרות דגימות בעת ובעונה אחת. בשל פשטותה ומהירותה מתאימה ערכת הבדיקה לשימוש ביתי ולאבחון מהיר במקומות עבודה, בנמלי תעופה, בבתי ספר ועוד. לבדיקה 90% אחוזי דיוק בשלבים המדבקים, כלומר כשהנגיף ברמות בינוניות או גבוהות.
הבדיקה החדשה מבוססת על עקרונות דומים לאלה המשמשים במכשירי ה-PCR המעבדתיים, אך התהליך מבוצע בה בטמפרטורה אחת, מה שמפשט באופן מהותי את תהליך עיבוד הדגימה ומאפשר שימוש בציוד זמין וזול. הממצאים מתקבלים באופן שאינו דורש פענוח מורכב; אם צבע הנוזל השתנה, סימן שהנבדק חיובי לקורונה. לפיכך מדובר לא רק בהפחתת ההוצאות על ציוד ועל שינוע הבדיקות אלא גם בצמצום הצורך במומחים ובמעבדות שינהלו את הבדיקות ויפענחו אותן.
המפתחים מקווים שבקרוב לייצור המוני שיאפשר בדיקות תכופות לכלל האוכלוסייה וכך תאפשר חזרה לשגרה בצל הקורונה.
38 חברות טכנולוגיה מהמובילות במשק, לרבות חברות בין-לאומיות, ישתתפו בשבוע הבא ביריד התעסוקה הטכנולוגי של הטכניון. היריד יתקיים לראשונה בתולדותיו במתכונת וירטואלית באמצעות פלטפורמה חדשנית ותלת-ממדית. הפלטפורמה מדמה אולם כנסים ומאפשרת לסטודנטים, ממש כמו ביריד רגיל, לשוטט בין 3 אולמות בהם פרוסים 38 הביתנים הווירטואליים, להכיר לעומק את החברות המשתתפות, להיפגש עם נציגי החברות, להגיש קורות חיים, להתראיין למשרות רלוונטיות ולשמוע הרצאות טכנולוגיות מרתקות באולם ההרצאות.
“כמו בתחומים רבים בחיינו בשנה האחרונה, גם את האירוע הזה אנחנו מקיימים לראשונה במתכונת וירטואלית,” אמרה דיקנית הסטודנטים בטכניון פרופ’ אילת פישמן. “חשוב לנו להמשיך ולהעניק לקהל הסטודנטים שלנו את השירותים של לשכת דיקן הסטודנטים ובתוכם ירידי התעסוקה שאנחנו מקיימים פעמיים בשנה. המגפה העולמית התגלתה גם כזרז לחידושים טכנולוגיים, ואנחנו גאים לאמץ חידוש טכנולוגי המאפשר מפגש בין החברות המובילות בישראל לבין הסטודנטיות והסטודנטים בטכניון.”
ביריד ישתתפו כאמור 38 חברות ובהן התעשייה האווירית, apple, אמזון, אינטל, טבע, אסם, אלביט, רפאל מערכות, Tdk-Lambda, שירות הבטחון הכללי, HP, KLA, Lumenis, Novocure, ישקר, פיליפס, NVIDIA, Deloitte ובלומברג. ביריד ישתתפו לראשונה נציגים מארגון צופן, הפועל לפיתוח ההייטק ולטיפוח כוח אדם מיומן בחברה הערבית.
את היריד מארגנת היחידה להכוון קריירה בלשכת דיקן הסטודנטים והוא מתקיים בהפקת חברת פרימיום.
פיתוח משותף של מדענים בטכניון ובמעבדות IBM בשוויץ: התקן המפריד חלקיקים ביולוגיים על פי גודלם באמצעות שדה חשמלי. ההתקן עשוי לשמש באבחון מהיר של חולי קורונה
מחקר משותף של חוקרים מהטכניון וממעבדות IBM בציריך הוביל לפיתוח שיטה חדשה להפרדה של חלקיקים ומולקולות מתוך דגימות קטנות. ההתקן עשוי לסייע בניתוח מהיר של דגימות מחולי קורונה, תחת מענק של רשות החדשנות.
במאמר שפרסמו החוקרים בכתב העת Angewandte Chemie הם מציגים שיטה חדשה להפרדה של חלקיקים ומולקולות ביולוגיות מנוזל. פיתוח זה הוגדר על ידי אחד משופטי המאמר (reviewers) כ”תרומה עצומה לתחום ופריצת דרך שכמותה מתרחשות רק אחת לעשור או שניים.”
מדובר בהתקן זעיר המפריד במהירות סוגים שונים של חלקיקים: חלקיקים קטנים נשארים בקרבת פתח הכניסה להתקן ואילו חלקיקים גדולים מתרחקים מהפתח במהירות. לשיטה החדשה קוראת הקבוצה BFF, קיצור של bidirectional flow filter (מסנן מבוסס זרימה דו-כיוונית). המאמר מציג אנליזה תאורטית של המערכת, אימות ניסויי שלה וקווים מנחים לתכן של התקנים עתידיים לשימושים שונים. את קבוצת המחקר בטכניון הוביל פרופ“ח מורן ברקוביץ’ מהפקולטות להנדסת מכונות ולהנדסה ביו-רפואית, ראש המעבדה לטכנולוגיות מיקרוזרימה.
ההתקן שמציגים החוקרים במאמר הוא שבב מיקרופלואידי (microfluidic chip) שבו מופרדת הדגימה הנוזלית למרכיביה על ידי הזרמתה בתעלות וירטואליות באמצעות אלקטרו-אוסמוזה – שליטה בזרימת נוזל על ידי שדות חשמליים ומטען פני השטח. במחקר הנוכחי השתמשו החוקרים בטכנולוגיה זו ליצירה של זרימה דו-כיוונית – הזרמה של הנוזל לשני כיוונים מנוגדים בעת ובעונה אחת. הגישה המסורתית – שליטה בזרימה באמצעות משאבות, שסתומים ותעלות – אינה מאפשרת להשיג דפוסי זרימה כאלה.
בהתקן החדש, כאשר חלקיקים מוזרקים את תוך שדה הזרימה הם מתנהגים באופן מוסבר היטב אך מפתיע: חלקיקים קטנים נשארים במקום ואילו חלקיקים גדולים מוסעים במהירות. לדברי הדוקטורנטית ונסה בצ’בה מהטכניון, אחת משני המחברים הראשיים של המאמר, “חלקיקים בנוזל ובגז נעים באופן אקראי – תופעה הקרויה תנועה בראונית. התנועה הזאת מובילה לכך שחלקיקים בגז נוטים להתפזר במרחב כך שבסופו של דבר יהיו מפוזרים בו באופן אחיד. זה המנגנון שבזכותו אנחנו יכולים להריח, לאחר זמן מסוים, בקבוק בושם שנפתח בצד השני של החדר – כי המולקולות נעות באופן אקראי ומתפזרות בחלל בתהליך שנקרא גם דיפוזיה.”
תהליכי דיפוזיה מאופיינים במיתאם בין גודל החלקיק לרמת הדִּיפוּזִיביוּת (diffusivity) שלו – חלקיקים קטנים הם דיפוזיביים יותר מחלקיקים גדולים. בהתקן החדשני שפיתחה קבוצת המחקר של פרופ”ח ברקוביץ’ מתקיימת זרימה דו-כיוונית, והתוצאה היא שהחלקיקים הגדולים בדגימה, המאופיינים בדיפוזיביות נמוכה, נסחפים עם הזרם, ואילו החלקיקים הקטנים מתרוצצים במהירות בין קווי הזרם ההפוכים ולכן חווים בממוצע מהירות אפס ונשארים סמוכים לפתח הכניסה לתא הזרימה. התוצאה היא התקן זעיר המפריד חלקיקים על פי גודלם.
“העיקרון כאן די פשוט,” אומר ד”ר פדריקו פרטורה, פוסט-דוקטורנט העובד במעבדות IBM בציריך, גם הוא מחבר מוביל במאמר. “למרבה ההפתעה זה דבר שלא נעשה עד כה, כנראה בשל מגבלות טכנולוגיות. אנחנו הצלחנו להתגבר על המגבלות האלה באמצעות מחקר מתמשך שכלל הרבה ניסיונות ושיפורים, והתוצאה היא התקן מוצק שאפשר לייצרו באופן מסחרי לטובת כלי דיאגנוסטיקה חדשים וכבסיס לכלי מחקר חדשים של דגימות זעירות.”
פרופ”ח מורן ברקוביץ’ מסביר כי “רוב ההתקנים לאבחון ביולוגי מבוססים על יצירת תגובה בין מולקולות חישה ((probes למולקולות או לחלקיקי המטרה שמחפשים, ואחריה הסרה של מולקולות החישה שלא נקשרו למטרה. התהליך הזה, במיוחד בשלב האחרון, מסובך מאוד ליישום בעיקר כשמדובר בדגימות קטנות. השיטה שלנו עושה זאת במהירות וביעילות, כל עוד מולקולות החישה והמטרה שונות מספיק זו מזו.”
כעת שוקד הצוות על התאמת השיטה לניטור מהיר של נגיף SARS-CoV-2 על סמך דגימה ממשטח גרון. ד”ר גובינד גאיקלה מ-IBM מסביר כי “למרבה המזל, הנגיפים גדולים יחסית – קוטרם כ-100 ננומטר, הרבה יותר גדול מנוגדנים או ממולקולות חישה אחרות שמשמשות אותנו. הרעיון שלנו הוא להכניס את הדגימה לתא הזרימה שלנו, שם הנגיפים ייפגשו מולקולות חישה זוהרות שייצמדו אליהם, ורק הנגיפים המסומנים יזרמו החוצה בזמן שמולקולות החישה העודפות יישארו מאחור.”
המחקר מומן על ידי מענק MetamorphChip מטעם הנציבות האירופית למחקר (ERC) ותוכנית BRIDGE שמממנות רשות החדשנות השוויצרית (Innosuisse) והקרן השוויצרית למדע (SNF).
המחקר במעבדתו של פרופ’ מורן ברקוביץ נתמך ע”י המרכז לננו-אלקטרוניקה על שם שרה ומשה זיסאפל.
חברי המשלחת הישראלית בטיביליסי – (מימין לשמאל) ד”ר איריס ברזילי, רון סולן, גיא הרדוף, רינה סבוסטיאנוב, אופיר שמול ופרופ’ זאב גרוס
גאווה ישראלית – שניים מבין ארבעת נציגי ישראל זכו אתמול במדליות כסף וארד באולימפיאדת הכימיה הבינלאומית, שהתקיימה במהלך השבוע האחרון בעיר טיבליסי שבגיאורגיה. ארבעת התלמידים, שהוכשרו והתאמנו בחודשים האחרונים בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון, הם : רון סולן מתיכון ראשונים הרצליה שזכה במדליית כסף, רינה סבוסטיאנוב ממקיף ג’ באשדוד שזכתה במדליית ארד, אופיר שמול מהתיכון הישראלי למדעים ואמנויות בירושלים וגיא הרדוף מתיכון ראשונים עמק חרוד.
האולימפיאדה הבינלאומית בכימיה, שהתקיימה זו השנה ה-48, היא הוותיקה מבין אולימפיאדות המדעים הבינלאומיות לתלמידי תיכון. השנה התקיימה האולימפיאדה בעיר טיבליסי שבגיאורגיה, בהשתתפות של 264 תלמידים משישים ושש מדינות. הנבחרת מישראל דורגה בין 20 הראשונות האתגר האקדמי שעמו התמודדו התלמידים בתחרות כלל מבחן תיאורטי וניסוי מעבדה, במהלכם נדרשו התלמידים לסנתז חומר, לערוך מעקב קינטי אחרי תגובה כימית ולזהות חומרים בלתי ידועים על סמך תגובות כימיות. את המשלחת ליוו והכשירו זאב גרוס, פרופסור בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך וראש תכניות הנוער לכימיה בטכניון ודר’ איריס ברזילי -מהנדסת המעבדה לכימיה אנליטית. במהלך ההכשרה הכינה את המשלחת המאמנת הראשית ד”ר איזנה ניגל-אטינגר, על המנהלה והלוגיסטיקה שקדה גב’ מירה כ”ץ, מנהלת הפרויקטים לנוער בפקולטה. חברי הנבחרת זכו גם לסיוע רב מחברי סגל, דוקטורנטים ומהנדסי המעבדות בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון.
“החומר עליו נבחנו חברי הנבחרת היה ברמה גבוהה מאוד, הרבה מדרגות מעבר לנלמד בתיכונים בארץ,” אומר פרופסור גרוס. “ארבעת חברי הנבחרת הישראלית הם המצטיינים מבין אלפי התלמידים שהשתתפו בתהליכי המיון. התלמידים עברו מחנות הכנה אינטנסיביים כדי להביא אותם לרמה הרצויה. לשמחתנו שניים מחברי המשלחת – רון ורינה – זכו במדליות, וזאת גאווה גדולה מאוד.”
מימין לשמאל – לשה זהבניה שגריר גיאורגיה בישראל לשעבר עם חברי המשלחת גיא הרדוף, רינה סבוסטיאנוב, אופיר שמול ורון סולן
